电动葫芦设计说明书

吊葫芦种类拉葫芦：手拉葫芦是以焊接环链作为挠性承载件起重工具，也可与手动单轨小车配套组成起重小车，用于手动梁式起重机或者架空单轨运输系统。手扳葫芦：设计目标吊装质量在50-100kg轻型零件，假如选取整套行星齿轮减速吊葫芦，因其刹车机构和联轴器故障率较高，易损件不易购全，会经常影响生产。下面设计是结构简单，经济耐用简易吊葫芦。工作原理吊具以Y801-4型异步电机为动力源，经三角带传动力传递给蜗杆，该传动起过载保护作用；然后由蜗轮、蜗杆机构产生反向自锁并经蜗轮减速后传递至卷筒，使一端缠绕在卷筒上钢丝绳带动吊钩产生提升运动，电机反转则产生下降运动。整套机构悬挂于工字钢横梁上，借助人力可左右平移。主要技术参数综合考虑工件吊柔和性、准确性和工作效率，我们将提升速度v要求在0.10~0.12m/s之间，吊具主要技术参数以下：电机功率电机转速大皮带轮直径小皮带轮直径蜗轮齿数蜗杆头数卷筒直径钢丝直径由以上技术参数可求得v近似值：理论所得提升速度符合实际要求。此项设计非常适适用于中小型企业。设计与校和一：电动机选择。三相交流异步电动机（即三相交流鼠龙式感应电动机）结构简单，价格低廉，维护方便可直接接于三相交流电网中，所以，在工业上应用最为广泛设计时应考虑优先选取。参考《机械设计课程设计》依照设计要求，电动机N<1KWn=1500r/min有两种电机供选择，分别为：Y801-4N=0.55Y802-4N=0.75在功率要求不高情况下有限选取Y801-4三相异步电动机。相关参数为：额定功率：0.55KW额定电流：1.5A转速：1390r·p·m效率：73%最大转矩：2.2。二、三角带选择。三角胶带型号选择：因为功率N在0.45-0.75之间，所以选取O型三角胶带。小皮带轮直径选择：查表选定小皮带轮直径为71此时对应槽角为34度。大皮带轮直径选择：式中i-------传动比取大皮带轮直径为80。皮带速度V：通常情况下最适当速度是。初定中心距：得。开口传动所以初定中心踞符合要求。三角带计算长度L：按照〈机械零件设计手册〉表10-2可得最靠近标准长度为469内周长度为450。绕转次数U：，则绕转次数为11.87次/s。实际中心距A：安装三角胶带必须最小中心距赔偿三角胶带伸长所需最大中心距。小皮带轮包角：开口传动。三角带根数：得Z=2.38取Z=3。----单根三角胶带能传递功率（）见〈机械零件设计手册〉表10-5------工作情况系数表10-6 ------包角影响系数表10-7作用在轴上力：So-----单根三角胶带初拉力。查表10-8。三蜗杆传动设计1.特点和应用蜗杆传动用于传递交织轴之间回转运动。在绝大多数情况下，两轴在空间是相互垂直，轴交角为。它广泛应用在机床、汽车、一起、起重机械、冶金机械以及其余机械制造部门中，最大传动功率可达750kW，通惯用在50kW以下；最高滑动速度Vs可达35m/s，通惯用在15m/s以下。蜗杆传动主要优点是结构紧凑、工作平稳、无噪声、冲击震动小、以及能得到很大单级传动比。与多级齿轮传动相比蜗杆传动需件数目少，结构尺寸小，重量轻。缺点是在制造精度和传动比相同条件下，蜗杆传动效率比齿轮传动低，同时蜗轮通常需用宝贵减磨材料（如青铜）制造。蜗杆传动多用于减速，以蜗杆为原动件。2.传动失效形式、材料选择和结构失效形式蜗杆传动失效形式和齿轮传动类似，有疲劳点蚀、胶合、磨损、轮齿折断等。在通常情况下，蜗轮强度较弱，所以失效总是在蜗轮上发生。又因为蜗轮和蜗杆之间相对滑动较大，更轻易产生胶合和磨粒磨损。蜗轮轮齿磨损比齿轮传动严重得多，另外，点蚀通常出现在蜗轮轮齿上。材料选择因为蜗杆传动难于确保高接触精度，滑移速度又较大，以及蜗杆变形等原因，故蜗杆、蜗轮不能都用硬材料制造，其中之一（通常为蜗轮）应该用减磨性良好材料来制造。蜗轮材料----通常指蜗轮齿冠部分材料。主要有1.铸锡青铜2.铸铝青铜3.铸铝黄铜4.灰铸铁和球墨铸铁。蜗杆材料----碳钢和合金钢。3.蜗杆和蜗轮结构蜗杆通常与轴做成整体。蜗轮则可制成整体或组合。四.圆柱蜗杆传动基本参数基本齿廓圆柱蜗杆在给定平面上基本齿廓和渐开线齿轮基本齿廓基本相同，只是顶隙c=0.2m齿根圆角半径=0.3（m为模数）。模数m轴交角为动力圆柱蜗杆传动模数有一个系列，而不是随意取定。它轴向模数、法向模数与标准模数m之间关系是m==/cos，为蜗杆导程角。齿形角通常刀具基准齿形齿形角=4.蜗杆分度圆直径亦称蜗杆中圆直径。为了使蜗轮刀具尺寸标准化、系列化，将蜗杆分度圆直径定为标准值。5.蜗杆直径系数蜗杆分度圆直径与模数比值称为蜗杆直径系数，即：。对于动力蜗杆传动，值约为7~18；对于分度蜗轮传动，值约为16~30。6.蜗杆导程角角范围为~，导程角大，传动效率高；导程角小，传动效率低。通常认为蜗杆传动具备自锁性。要求效率较高传动，常取=，此时常取非阿基米德蜗杆。7.蜗杆头数、蜗轮齿数蜗杆头数少，易于得到大传动比，但导程角小，效率低、发烧多，故重载传动不宜采取弹头蜗杆。蜗杆头数多，效率高，但头数过多，导程角大，制造困难。惯用蜗杆头数为1、2、3、6等。蜗轮齿数依照齿数比和蜗杆头数决定：。通常取齿。和之间最好防止有公因数，以利于均匀磨损。8.传动比、齿数比式中--------蜗杆蜗轮转速，。两式中，上式用于减速传动比，蜗杆主动；下式用于减速或增速，齿数比u不边。蜗杆主动时，齿数比与传动比相等，即u=。9.中心距a圆柱蜗杆传动装置中心距a（单位mm）通常取以下标准值：40506380100125160（180）200（225）250（280）315355400450500。宜先选取未带括号。10.变位系数蜗杆传动变位方式与蜗轮传动相同，也是在切削时把刀具移位。------未变位蜗杆传动中心距----------凑中心距时变位蜗杆传动中心距变位系数-----------中心距不边，传动比略做调整时中心距变位系数。五、蜗杆几何计算。中心距确实定：标准中心距见《机械零件设计手册》表15-14q=12计算得A=80。径向间隙系数：通常采取取0.2得c=0.7基本齿条齿顶高系数：通常采取=1。蜗杆轴向剖面齿廓角：普通蜗杆。蜗杆螺纹头数：由计算确定=1。蜗轮齿数：选取惯用最小值=33。蜗杆蜗轮分度圆直径：=42，=115.5。蜗杆蜗轮节圆直径：=44.5=115.5。传动比：因为最好不取整数所以取=31.5蜗杆蜗轮齿顶圆直径：=49。蜗杆蜗轮齿根圆直径：=33.6=111蜗轮外圆直径：==51.5蜗杆轴向模数：3.5蜗杆螺纹部分长度：按表选取得L>19选L=20=280。蜗轮轮缘宽度：查表得B=。蜗杆分度圆柱上螺旋升角：查表得=。蜗杆节柱上螺旋升角：。变位系数：。蜗杆螺牙、蜗轮轮齿高度：7.7。蜗杆螺牙啮入蜗轮轮齿间深度：=7蜗杆螺牙沿分度圆柱上齿顶高：=3.5蜗杆螺牙沿分度圆柱上轴向齿厚：=5.395蜗杆螺牙沿分度圆柱上法向齿厚：=5.73。六：蜗杆传动受力分析和效率计算蜗杆传动中作用力在蜗杆传动中作用在齿面上法向压力可分解为圆周力、径向力和轴向力。显然，作用于蜗杆上轴向力等于蜗轮上圆周力；蜗杆上圆周力等于蜗轮上轴向力；蜗杆上径向力等于蜗轮上径向力蜗杆传动效率闭式蜗杆传动效率与齿轮传动效率类似，即。式中-----传动啮合效率；------油搅动和飞溅损耗时效率；-------轴承效率。---------传动啮合效率：考虑到齿面间相对滑动功率损失，啮合效率可近似地按螺旋副效率计算，即：蜗杆主动式中为当量摩擦角。---------油搅动和飞溅损耗时效率搅油和飞溅功耗与蜗轮或蜗杆浸油深度和速度、油黏度以及箱体内部结构等关于。在通常情况下，这一部分功耗不大可取0.99。-----------轴承效率蜗杆传动中，多数采取滚动轴承，其效率可取。采取滑动轴承时，可取。所以，蜗杆传动效率主要是传动啮合效率，和通常可忽略不计。影响啮合效率原因有导程角、滑动速度、蜗杆蜗轮材料、表面粗糙度、润滑油粘度等，其中角大小起着主导作用。七．圆柱蜗杆传动强度计算蜗杆传动强度计算主要为齿面接触疲劳强度计算和轮齿弯曲疲劳强度计算。在这两种计算当中，蜗轮轮齿都是微弱步骤。对于闭式传动，传动尺寸主要取决于齿面接触疲劳强度以预防齿面点蚀和胶合，但须校核轮齿弯曲疲劳强度。对于开式传动，传动尺寸主要取决于轮齿弯曲疲劳强度，毋须进行齿面接触疲劳强度计算。另外，蜗杆传动还须进行蜗杆挠度和传动温度计算，二者都是验算性质。蜗轮齿面接触疲劳强度计算八蜗杆轴挠度计算当蜗杆轴捏合部位受力后，将使轴产生挠曲。挠曲量过大势必影响啮合情况，从而造成局部偏载甚至造成干涉。蜗杆轴挠曲主要是由圆周力和径向力造成，轴向力能够忽略不计。假设轴两端为自由支承，则因为和作用，在轴啮合部分所引发挠曲量分别为：。二者合成，得蜗杆轴中间截面惯性矩，； ---两支承间距离；------许用最大挠度；淬火蜗杆取0.004m，调质蜗杆取0.01m此处m为模数。九：温度计算蜗杆传动效率通常比齿轮传动和其余几个机械传动都要低，工作时会产生较多热量。闭式箱体若散热条件不足，则易于造成润滑油工作温度过高而造成使用寿命减低，甚至有使蜗杆副发生胶合危险。所以，对蜗杆传动有必要进行温度计算。箱体工作温度和应满足要求为：计算时，应取单位：------kW；A-----；------；-----。通常情况下，可取=12—18。散热面程A可用下式估算：式中a为传动中心距，mm。十蜗杆传动润滑为提升蜗杆传动抗胶合性能，宜选取粘度较高润滑油。在矿物油中加些油性添加剂，有利于提升油膜厚度，减轻胶合危险。采取油池润滑时，蜗杆最好布置在下方。蜗杆浸入油中滑度最少能浸入螺旋牙高，且油面不应超出滚动轴承最低滚动体中心。只有在不得已情况下，蜗杆布置才在上方，这时，浸入油池蜗轮深度允许达成蜗轮半径1/6~1/3。十一、轴设计。轴设计部分比较简单，需要带动零件为蜗轮和卷桶。所以在蜗轮和卷桶中间设计一轴套，并用键连接。详细样式见零件图1。十二、轴强度计算初步计算。估算轴径：。----------危险截面处轴径N------轴所传递功率kw；n---------轴转速rpm；A--------系数，惯用轴材料A值当材料为45号钢时A=12则可得>。精准计算轴尺寸及结构初步定出后，作用在轴上载荷和支点反离能够求得。把轴当做可动铰链两支点梁。这种假定对于一个支座中只装一个滚动轴承或装两个自动调心轴承是足够精准。则验算公式为。疲劳强度计算时静强度计算时；式中：----仅考虑法向，剪切应力时安全系数。试件弯曲，扭剪疲劳强度限；-------应力幅，相当于对称变应力部分； ------平均应力，相当于静应力部分；----法向、剪切应力集中系数。----表面质量系数。---尺寸系数。----静应力折合为变应力等效系数。许用安全系数[n]，疲劳计算时，通常[n]=1.5~2.5；当材料均匀，载荷及应力计算很准确时，可取[n]=1.3。静强度计算时，对轧、锻件，通常[n]=1.2~2.2，铸件[n]=1.6~2.5。在疲劳强度计算中，与，相比，前者较小，可略去不计，并考虑到，，，等代入上式子中整理后得对圆断面实心轴设计公式为式中：，----产生法向，扭剪应力幅力矩，对通常转轴=而，当经常正反转时。对心轴=0；不转时，转动时KG·cm。W------抗弯断面模数。-----许用弯曲应力KG/，=。十三、轴刚度计算弯曲刚度式中：-----断面之处变形量；-----轴上载荷产生弯矩；在I断面处加单位载荷轴上所产生弯矩；J------截面惯性矩；S-------将轴分为若干段后每段长度；E-----弹性模数。十四、卷筒选择卷筒是钢丝绳承装零件，卷筒材料选取ZG25铸造。焊接卷桶选取A3钢制造。卷筒直径确实定式中：D---卷筒名义直径，即槽底直径；d------钢丝绳直径，即外接圆直径；e---由钢丝绳用途和工作制度决定系数，可查表选取。卷筒壁厚W可按经验公式确定：对焊接卷筒：对于铸造卷筒：。在通用桥式起重机中，钢丝成惯用压板和双头螺栓固定在卷筒表面上。3．电动葫芦在使用中安全要求：电动葫芦惯用于单轨吊、旋臂吊和手动单梁行车上，因为其结构简单、制造和检修方便、交换性好，操作轻易，所以在工厂中广泛使用。假如它安全装置不全，使用不妥，会造成伤亡事故。所以，电动葫芦操作人员除按要求培训并持证操作外，还必须严守以下操作要求：（1）开动前应认真检验设备机械、电气、钢丝绳、吊钩、限位器等是否完好可靠。（2）不得超负荷起吊。起吊时，手不准握在绳索与物件之间。吊物上升时严防撞顶。（3）起吊物件时，必须恪守挂钩起重工安全操作规程。捆扎时应牢靠，在物体尖角缺口处应设衬垫保护。（4）使用拖挂线电气开关起动，绝缘必须良好。正确按动电钮，操作时注意站立位置。（5）单轨电动葫芦在轨道